(57)【要約】【課題】この発明は、回転電機の軸方向のスペースをより効率的に利用することで、軸方向のサイズを縮小できるトロイダル巻線回転電機を提供することを目的とするものである。【解決手段】円環状のステータコア３０には、ステータコア３０の周方向に互いに間隔をおいて複数の巻線巻付部３０ａが設けられている。巻線巻付部３０ａには、インシュレータ３２を介して巻線部３１が設けられている。ステータコア３０と巻線部３１との間には、インシュレータ３２によってリング挿通空間が形成されている。位相リング３３は、巻線巻付部３０ａでリング挿通空間に挿通されるようにステータコア３０の軸方向端面に沿って設けられている。【選択図】図２
2006101656.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の巻線巻付部が周方向に互いに間隔をおいて設けられた円環状のステータコアと、上記巻線巻付部に設けられている複数の巻線部と、上記ステータコアと上記巻線部との間に介在され上記ステータコアと上記巻線部との間にリング挿通空間を形成する複数のインシュレータと、上記ステータコアの軸方向端面に沿って設けられ上記巻線巻付部で上記リング挿通空間に挿通された位相リングとを有する固定子、及び
上記固定子に対向する回転子
を備えていることを特徴とするトロイダル巻線回転電機。
【請求項２】
上記インシュレータには、上記リング挿通空間を形成し上記位相リングが挿入されるリング溝が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のトロイダル巻線回転電機。
【請求項３】
上記インシュレータの外周面を被うカバー
をさらに備え、
上記リング溝は、上記インシュレータの外周に設けられ、
上記位相リングは、上記リング溝及び上記カバーによって挟持されることを特徴とする請求項２に記載のトロイダル巻線回転電機。
【請求項４】
上記位相リングは、上記ステータコアの両側の軸方向端面に配置されていることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載のトロイダル巻線回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、位相リングを有するトロイダル巻線回転電機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来装置では、固定子の巻線に電流を供給するための位相リング部は、円環状の固定子鉄心の周方向に沿って固定子鉄心から軸方向に離れた位置に配置されている。（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−８８０２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のような従来のトロイダル巻線回転電機では、固定子鉄心から軸方向に離れた位置に位相リングが配置されているので、軸方向に不必要なスペースができてしまい、回転電機の小形化の障害になっている。
【０００５】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、回転電機の軸方向のスペースをより効率的に利用することで、軸方向のサイズを縮小できるトロイダル巻線回転電機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係るトロイダル巻線回転電機は、複数の巻線巻付部が周方向に互いに間隔をおいて設けられた円環状のステータコアと、巻線巻付部に設けられている複数の巻線部と、ステータコアと巻線部との間に介在されステータコアと巻線部との間にリング挿通空間を形成する複数のインシュレータと、ステータコアの軸方向端面に沿って設けられ巻線巻付部でリング挿通空間に挿通された位相リングとを有する固定子、及び固定子に対向する回転子を備えている。
【発明の効果】
【０００７】
この発明のトロイダル巻線回転電機によれば、位相リングが、巻線巻付部でリング挿通空間に挿通されるようステータコアの軸方向端面に沿って設けられているので、回転電機の軸方向のスペースを効率的に利用することができ、軸方向のサイズを縮小することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、この発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１によるトロイダル巻線回転電機を示す半断面図である。この例におけるトロイダル巻線回転電機は、三相交流電源を用いるトロイダル巻線電動機である。
【０００９】
ベース１上には、互いに距離をおいて２つの軸受け台ハウジング２が立設されている。それぞれの軸受け台ハウジング２には、軸挿入孔２ａが設けられている。軸挿入孔２ａには、軸受け７及び主軸８が挿入されている。主軸８は、軸受け台ハウジング２によって軸受け７を介して回転自在に支持されている。
【００１０】
主軸８の中央には、ボス部９が設けられている。ボス部９には、複数の第１のスポーク１０の一端が固定されている。第１のスポーク１０は、ボス部９から放射状に配置されている。第１のスポーク１０の他端には、回転体４が固定されている。即ち、回転体４は、第１のスポーク１０とボス部９とを介して主軸８に固定されている。
【００１１】
回転体４は、第１のスポーク１０に固定された内側環状体１５、内側環状体１５よりも径の大きい外側環状体１６、及び内側環状体１５の外周面と外側環状体１６の内周面とを接続する複数の第２のスポーク１７を有している。内側環状体１５と外側環状体１６とは、同軸に配置されている。第２のスポーク１７の断面形状は、ボビン状（臼状）である。また、第２のスポーク１７は、内側環状体１５の周方向に互いに距離をおいて配置されている。さらに、第２のスポーク１７は、主軸８の軸方向の中央に配置されている。
【００１２】
外側環状体１６は、円筒状の綱車部２０、及び綱車部２０の両端に設けられているフランジ状の制動部２１を有している。綱車部２０の外周面には、複数の主索（図示せず）が巻き掛けられる複数の綱溝２０ａが設けられている。
【００１３】
制動部２１の両面には、制動面２１ａが設けられている。また、制動部２１には、ブレーキ装置５が設けられている。ブレーキ装置５は、制動部２１を挟持する一対のブレーキシュー５ａを有している。即ち、各ブレーキシュー５ａは、回転体４の制動時に制動面２１ａに押しつけられる。例えば、ブレーキ装置５としては、電磁ブレーキ装置が用いられる。電磁ブレーキ装置においては、制動ばねのばね力によりブレーキシュー５ａが制動面２１ａに押しつけられて回転体４の回転が制動されるとともに、電磁マグネットを励磁することによりブレーキシュー５ａが制動面２１ａから開離され、制動が解除される。
【００１４】
内側環状体１５の外周面の両端には、複数の内側回転子（磁石）１２ａが固定されている。外側環状体１６の内周面の両端には、複数の外側回転子（磁石）１２ｂが固定されている。内側回転子１２ａ及び外側回転子１２ｂは、主軸８の周方向に沿って円環状に配置されている。
【００１５】
軸受け台ハウジング２には、固定子６が固定されている。固定子６は、内側回転子１２ａ及び外側回転子１２ｂに対向して配置されている。トロイダル巻線モータは、固定子６及び内側回転子１２ａ及び外側回転子１２ｂを有している。
【００１６】
図２は、図１の矢印ＩＩ方向に見たときのトロイダル巻線モータを示す正面図である。図において、円環状のステータコア３０には、その周方向に互いに等間隔をおいて複数の巻線巻付部３０ａが設けられている。図示はしないが、巻線巻付部３０ａの断面は、四隅が直角の四角形である。
【００１７】
それぞれの巻線巻付部３０ａには、インシュレータ３２が配置されている。インシュレータ３２の外周には、巻線部３１が設けられている。即ち、インシュレータ３２は、ステータコア３０と巻線部３１との間に介在されている。ステータコア３０と巻線部３１とは、インシュレータ３２によって互いに絶縁されている。ステータコア３０と巻線部３１との間には、インシュレータ３２によってリング挿通空間３５が形成されている。各巻線部３１は、一対のコイルエンド３１ａ，３１ｂを有している。
【００１８】
また、ステータコア３０には、その軸方向端面に沿って複数の位相リング３３が設けられている。位相リング３３は、巻線巻付部３０ａでリング挿通空間３５を挿通するように配置されている。また、位相リング３３は、絶縁被膜が施されている導体である。さらに、位相リング３３は、外部電源から供給される三相交流電力を相毎に巻線部３１に対して供給する。
【００１９】
図示はしないが、位相リング３３は、外部電源と接続される口出し導体に接続されている。この例では、三相交流電力は三相４線式で配電されるので、４本（Ｒ相用，Ｓ相用，Ｔ相用，中性相用）の位相リング３３が用いられている。
【００２０】
そして、各巻線部３１のコイルエンド３１ａは、中性相用の位相リング３３に接続される。また、コイルエンド３１ｂは、対応する相の位相リング３３に接続される。
【００２１】
図３は、図２のインシュレータ３２を示す斜視図である。インシュレータ３２は、互いに対向する一対の側壁３２ａ及び側壁３２ａの片側端部間を連結する連結壁３２ｂから構成されるＵ字状の絶縁部材である。インシュレータ３２の内周には、ステータ挿入溝３２ｃが設けられている。側壁３２ａと連結壁３２ｂとの接続部分の断面は、円弧状である。
【００２２】
次に、インシュレータ３２の装着手順について説明する。図４は、図２のインシュレータ３２のステータ挿入溝３２ｃにステータコア３０を挿入する途中の状態を示す斜視図である。まず、インシュレータ３２の装着前に、ステータコア３０の片側の軸方向端面（前面）に沿って位相リング３３が配置される。この後、ステータ挿入溝３２ｃにステータコア３０が挿入されるようにインシュレータ３２がステータコア３０に装着される。また、ステータコア３０のもう一方の軸方向端面（背面）には、別のインシュレータ３２が装着される。そして、前面側及び背面側のインシュレータ３２が互いに接続される。
【００２３】
インシュレータ３２と巻線巻付部３０ａとの間には、巻線巻付部３０ａの四隅がインシュレータ３２の内周面に当接することでリング挿通空間３５が形成される。位相リング３３は、巻線巻付部３０ではリング挿通空間３５に収容（挿通）される。また、位相リング３３は、ステータコア３０及びインシュレータ３２によって挟持される。
【００２４】
次に、動作について説明する。回転体４を回転させるときには、外部電源から供給された位相の異なった電圧（電流）が、位相毎に位相リング３３を介して、それぞれの巻線部３１に供給される。すると、各巻線部３１では位相に応じた磁束がそれぞれ発生する。これに応じて、回転子１２ａ，１２ｂに電磁力が作用し、回転体４は回転する。
【００２５】
このようなトロイダル巻線回転電機では、位相リング３３が、ステータコア３０と巻線部３１との間に形成されたリング挿通空間３５に挿通されるようにステータコア３０の軸方向端面に沿って設けられているので、回転電機の軸方向のスペースを効率的に利用することができ、軸方向のサイズを縮小することができる。
【００２６】
また、回転体４を回転させるときに、各巻線部３１で発生した磁束によって、電流が流されている位相リング３３に電磁力が発生し、位相リング３３は振動しようとするが、位相リング３３はステータコア３０及びインシュレータ３２によって挟持されているので、位相リング３３の振動が抑えられ、トロイダル巻線回転電機の動作の信頼性を向上させることができる。
【００２７】
さらに、通常ではステータコア３０と巻線部３１とを絶縁するために用いられ、位相リング３３の固定には利用されていなかったインシュレータ３２を、位相リング３３の固定にも利用しているので、位相リング３３を固定するための専用の部品点数を省略し、部品点数を少なくすることができる。
【００２８】
実施の形態２．
図５は、この発明の実施の形態２によるトロイダル巻線回転電機のインシュレータ４０を示す斜視図である。図において、インシュレータ４０は、Ｕ字状の絶縁部材である。インシュレータ４０の内周には、ステータ挿入溝４０ａが設けられている。ステータ挿入溝４０ａの底部には、接触部４０ｂが設けられている。接触部４０ｂは、ステータコア３０の軸方向端面と接触する。即ち、インシュレータ４０の内周は、巻線巻付部３０ａの外周に沿った形状である。
【００２９】
接触部４０ｂには、位相リング３３の外周の形状に沿った複数（４本）のリング溝４１が設けられている。リング溝４１によって、リング挿通空間４２が形成される（言い換えると、インシュレータ４０は、実施の形態１によるインシュレータ３２の内周に接触部４０ｂが設けられ、接触部４０ｂのステータ挿入溝３２ｃの開放部側の外周にリング溝４１が設けられているものである）。その他の構成は、実施の形態１と同様である。
【００３０】
次に、インシュレータ４０の装着手順について説明する。まず、インシュレータ４０の装着前に、ステータコア３０の片側（前面）の軸方向端面に沿って位相リング３３が配置される。この後、ステータ挿入溝４０ａにステータコア３０が挿入されるように、かつリング溝４１に位相リング３３が挿入されるようにインシュレータ４０がステータコア３０に装着される。また、ステータコア３０のもう一方の軸方向端面（背面）には、別のインシュレータ４０が装着される。そして、前面側及び背面側のインシュレータ４０が互いに接続される。位相リング３３は、ステータコア３０及びインシュレータ４０によって挟持される。
【００３１】
このようなトロイダル巻線モータでは、実施の形態１の効果に加え、位相リング３３がリング溝４１に挿入された状態で挟持されるので、位相リング３３をより確実に固定することができ、動作の信頼性をより向上させることができる。
【００３２】
実施の形態３．
図６は、この発明の実施の形態３によるトロイダル巻線回転電機のインシュレータ５０を示す斜視図である。図において、インシュレータ５０は、Ｕ字状の絶縁部材である。インシュレータ５０の内周には、ステータ挿入溝５０ａが設けられている。ステータ挿入溝５０ａの底部には、接触部５０ｂが設けられている。接触部５０ｂは、ステータコア３０の軸方向端面と接触する。即ち、インシュレータ５０の内周は、巻線巻付部３０ａの外周に沿った形状である。
【００３３】
インシュレータ５０の外周には、複数（４本）のリング溝５１が設けられている。リング溝５１によって、リング挿通空間５２が形成される。リング溝５１の底部は、インシュレータ５０の内周面と任意に設定された距離をおいて設けられている。
【００３４】
また、インシュレータ５０の外周には、その外周を被うためのカバー５３が設けられている。この例では、カバー５３の一辺がインシュレータ５０の外周に接続され、カバー５３は接続された一辺を軸に回動可能に設けられている。（言い換えると、インシュレータ５０は、実施の形態１によるインシュレータ３２の内周に接触部５０ｂが設けられ、接触部５０ｂの連結壁３２ｂ側の外周にリング溝５１が形成されているものであり、カバー５３は、実施の形態１のインシュレータ３２の連結壁３２ｂを離脱可能としたものである）。その他の構成は、実施の形態１と同様である。
【００３５】
次に、インシュレータ５０及び位相リング３３の装着手順について説明する。まず、ステータ挿入溝５０ａにステータコア３０が挿入されるようにインシュレータ５０がステータコア３０の前面側及び背面側に装着される。このとき、前面側及び背面側のインシュレータ５０が互いに接続される。
【００３６】
この後に、前面側のインシュレータ５０のリング溝５１に挿入されるように、かつステータコア３０の前面側の軸方向端面に沿って位相リング３３が配置される。位相リング３３がリング溝５１に嵌め込まれたインシュレータ５０の外周は、カバー５３によって被われる。位相リング３３は、インシュレータ５０及びカバー５３によって挟持される。そして、カバー５３及びインシュレータ５０に巻線部３１が巻き付けられる。位相リング３３は、インシュレータ５０及びカバー５３によって、ステータコア３０及び巻線部３１と絶縁される。
【００３７】
このようなトロイダル巻線回転電機では、実施の形態１の効果に加え、位相リング３３が、リング溝５１に挿入されるように配置されているので、ステータコア３０及び位相リング３３間の絶縁をより確実に行うことができる。
【００３８】
また、実施の形態１の効果に加え、ステータコア３０にインシュレータ５０を固定した後に、位相リング３３を配置することができるので、作業性を向上させることができる。
【００３９】
なお、実施の形態１〜３において、ステータコア３０の前面及び背面には、同じ形状のインシュレータ３２，４０，５０が設けられるように説明したが、ステータコアの前面及び背面には、同じ形状のインシュレータが設けられなくてもよく、その組み合わせは任意である。
【００４０】
実施の形態４．
図７は、この発明の実施の形態４によるトロイダル巻線モータの位相リング３３の配置の状態を示す配置図である。実施の形態１〜３では、位相リング３３は、ステータコア３０の片側の軸方向端面に沿って配置されていた。しかし、この実施の形態４では、複数の位相リング３３は、ステータコア３０の両側の軸方向端面に沿って配置され、ステータコア３０及びインシュレータ３２（インシュレータ４０）によって挟持される。
【００４１】
このように、ステータコア３０の片側の軸方向端面だけでは配置できない位相リング３３、例えば、断面の径が太い位相リング３３を用いる場合、図７のようにステータコア３０の両側の軸方向端面に位相リング３３を配置してもよく、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００４２】
なお、実施の形態４において、両側の軸方向端面に沿って配置された位相リング３３がステータコア３０及びインシュレータ３２，４０によって挟持されていたが、両側の軸方向端面に沿って配置された位相リング３３は、実施の形態３におけるインシュレータ５０によって固定、即ちリング溝５１及びカバー５３によって挟持されてもよい。
【００４３】
また、実施の形態１，２，４において、２つのインシュレータ３２，４０が接続されることによって、位相リング３３が、ステータコア３０及びインシュレータ３２，４０によって挟持されるように説明したが、インシュレータに巻線部が巻き付けられることによって、インシュレータが締め付けられ、位相リングが固定されるようにしてもよい。即ち、２つのインシュレータは、互いに接合されないようにしてもよい。
【００４４】
さらに、実施の形態１〜４において、トロイダル巻線回転電機は、三相電源に対応するように説明したが、三相に限らず、単相又は多相に対応するようにしてもよい。即ち、位相リング３３の数は、４本に限らず、トロイダル巻線回転電機の仕様により２本、３本又は５本以上でもよい。
【００４５】
さらにまた、実施の形態１〜４において、トロイダル巻線回転電機は、トロイダル巻線電動機として説明したが、トロイダル巻線発電機としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】この発明の実施の形態１によるトロイダル巻線回転電機を示す半断面図である。
【図２】図１の矢印ＩＩ方向に見たときのトロイダル巻線モータを示す正面図である。
【図３】図２のインシュレータを示す斜視図である。
【図４】図２のインシュレータのステータ挿入溝にステータコアを挿入する途中の状態を示す斜視図である。
【図５】この発明の実施の形態２によるトロイダル巻線回転電機のインシュレータを示す斜視図である。
【図６】この発明の実施の形態３によるトロイダル巻線回転電機のインシュレータを示す斜視図である。
【図７】この発明の実施の形態４によるトロイダル巻線回転電機の位相リングの配置の状態を示す配置図である。
【符号の説明】
【００４７】
６  固定子、１２ａ  内側回転子、１２ｂ  外側回転子、３０  ステータコア、３０ａ  巻線巻付部、３１  巻線部、３２，４０，５０  インシュレータ、３３  位相リング、３５，４２，５２  リング挿通空間、４１，５１  リング溝、５３  カバー。
【図１】
2006101656.tif 000003
【図２】
2006101656.tif 000004
【図３】
2006101656.tif 000005
【図４】
2006101656.tif 000006
【図５】
2006101656.tif 000007
【図６】
2006101656.tif 000008
【図７】
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